Una mirada al sitio Zn2 de la metalo-beta-lactamasa BcII de Bacillus cereus

GONZÁLEZ LJ; TOMATIS PE; VILA AJ

San Nicolás, Bs. As.

Workshop; Metaloproteínas Artificiales y Complejos de Coordinación Biomiméticos; 2006

Sociedad Argentina de Biofísica

Las metalo-beta-lactamasas (MBLs) son enzimas dependientes de zinc capaces de hidrolizar un amplio rango de sustratos beta-lactámicos. Sus sitios activos, altamente conservados, son capaces de unir hasta dos equivalentes de Zn(II). En todas las metalo-beta-lactamasas de subclase B1, uno de los iones metálicos se encuentra coordinado a tres residuos de histidinas y una molécula de H2O/OH- (sitio Zn1). El segundo metal, en cambio, se coordina a residuos de His, Asp y Cys, y a una molécula de agua (sitio Zn2). Hasta la fecha, aún no está en claro el rol de cada sitio metálico en la actividad y estructura de estas enzimas. Con el fin de estudiar la función del sitio Zn2, construimos una mutante de la metalo-beta-lactamasa B1 de Bacillus cereus (BcII) en la cual todos los ligandos del sitio Zn1 fueron reemplazados por residuos de Ser. Esta enzima mutante, denominada BcIIZn2, fue capaz de unir un único ión Zn(II) por molécula de enzima. Su actividad frente a distintos sustratos beta-lactámicos mostró una disminución de 3 a 4 órdenes de magnitud respecto a la enzima salvaje. El espectro electrónico de la especie sustituida con Co(II) sugiere que el ión metálico se encuentra coordinado a cinco ligandos, siendo uno de ellos el residuo Cys 221 del sitio Zn2. Las titulaciones espectrofotométricas de la apo-enzima mutante con Co(II) y Cu(II) revelaron que este residuo presenta una mayor tendencia a oxidarse que en la enzima salvaje. En base a estudios de dicroísmo circular, se detectaron diferencias estructurales entre las enzimas mutante y salvaje, sugiriendo que las His del sitio Zn1 participan en una red de puentes hidrógeno encargada de mantener la estructura del sitio activo en ausencia de metal (evitando la oxidación del residuo Cys 221).Por último, de los resultados obtenidos se dedujo que, a diferencia de las MBLs de subclase B2 CphA e ImiS (activas con un único ión Zn(II) en el sitio Zn2), la enzima BcII requiere de la integridad de ambos sitios metálicos para ser activa, siendo probablemente indispensable la unión de ambos iones metálicos a la vez. Además, concluimos que la unión de un único metal en el sitio Zn2 no es condición suficiente para que una MBL de subclase B1 o B3 se comporte como una de subclase B2.